呂健

(興化市供電公司,江蘇興化 225700)

大規(guī)模光伏發(fā)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策

呂健

(興化市供電公司,江蘇興化 225700)

在工業(yè)科技水平不斷提升的過(guò)程中讓全球經(jīng)濟(jì)步入了高速發(fā)展態(tài),但同時(shí)也使得全球性環(huán)境污染以及能源問(wèn)題日趨嚴(yán)重,在這種背景下光伏發(fā)電也愈來(lái)愈受到重視并逐漸普及化。光伏發(fā)電讓發(fā)電效率得到了極大的提升,但在電網(wǎng)中接入大規(guī)模的光伏發(fā)電必然會(huì)對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生一定程度的影響,會(huì)對(duì)電網(wǎng)的整體性產(chǎn)生干擾及阻礙。本文對(duì)大規(guī)模光伏發(fā)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行分析,并提出了相關(guān)對(duì)策,供以參考。

光伏發(fā)電 繼電保護(hù) 線(xiàn)路接入

光伏發(fā)電較傳統(tǒng)的火力發(fā)電表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì),特別是在適應(yīng)性上較為突出。在我國(guó)部分邊遠(yuǎn)地區(qū)由于地理?xiàng)l件限制,無(wú)法采取大電網(wǎng)進(jìn)行供電,但是太陽(yáng)能并未受到限制,因此給予了光伏發(fā)電的應(yīng)用空間。光伏發(fā)電僅需要太陽(yáng)能作為資源,并不需要水資源,因此在部分極端條件下依然可建造出光伏發(fā)電站。從安全性角度來(lái)看光伏發(fā)電系統(tǒng)更為穩(wěn)定,和配電網(wǎng)組合即便配電網(wǎng)產(chǎn)生故障時(shí),它依然可保持穩(wěn)定工作狀態(tài)[1]。光伏發(fā)電的另一個(gè)特點(diǎn)即為它對(duì)環(huán)境具有良好的親和性,發(fā)電過(guò)程中并不會(huì)產(chǎn)生污染物質(zhì),同時(shí)能源的廣泛性也大大地增強(qiáng)了它的靈活性。總之光伏發(fā)電的諸多優(yōu)勢(shì)為其帶來(lái)了極大的發(fā)展空間,未來(lái)它將得到廣泛性的應(yīng)用。

1 大規(guī)模光伏發(fā)電接入對(duì)繼電保護(hù)影響分析

一般情況下繼電保護(hù)主要靠以下方式實(shí)現(xiàn):(1)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。瞬時(shí)電流保護(hù)原理較為簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),并且動(dòng)作迅速,但是保護(hù)范圍則會(huì)受到運(yùn)行方式限制,帶來(lái)了一定程度的局限性。系統(tǒng)若處于最小運(yùn)行方式下運(yùn)作時(shí),保護(hù)范圍將可達(dá)線(xiàn)路全長(zhǎng)的15%以上,理想狀態(tài)下保護(hù)范圍可達(dá)線(xiàn)路范圍的50%,此時(shí)整體保護(hù)效果較優(yōu)。基于該方法的瞬時(shí)性特點(diǎn),因此保護(hù)動(dòng)作并不存在延時(shí)。(2)定時(shí)限時(shí)電流保護(hù)。定時(shí)限時(shí)電流保護(hù)主要是為本線(xiàn)路以及下級(jí)線(xiàn)路提供后備保護(hù),其保護(hù)范圍較大,可達(dá)下級(jí)電路。該保護(hù)動(dòng)作時(shí)限主要是通過(guò)階梯狀整定,在時(shí)限確定后將不會(huì)再次產(chǎn)生變化,與故障點(diǎn)并不存在關(guān)聯(lián),同時(shí)與短路電路關(guān)聯(lián)性較低[2]。(3)限時(shí)電流速斷保護(hù)。該保護(hù)方式主要是給予剩余電路保障,由于保護(hù)動(dòng)作具有選擇性要求,因此保護(hù)動(dòng)作需要躲開(kāi)相鄰元件電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流整定。

當(dāng)配電系統(tǒng)處于最大運(yùn)行狀態(tài)時(shí),配電系統(tǒng)當(dāng)中的電流保護(hù)并不會(huì)因?yàn)楣夥l(fā)電接入而對(duì)并網(wǎng)產(chǎn)生影響。但是在配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),系統(tǒng)電源會(huì)給予短路點(diǎn)故障電流,此時(shí)光伏發(fā)電系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生故障電流并導(dǎo)入短路點(diǎn),當(dāng)故障點(diǎn)短路電路超過(guò)未接入前的短路電流時(shí)將會(huì)導(dǎo)致電流保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng),或者產(chǎn)生拒動(dòng)情況[3]。當(dāng)不同容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)以不同方式并入電網(wǎng)后,會(huì)由于光伏發(fā)電系統(tǒng)失穩(wěn)對(duì)短路電流增量造成影響并且影響短路電流持續(xù)時(shí)間。在光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)后,事實(shí)上它本身也具有一定程度的調(diào)節(jié)能力,若配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),就會(huì)造成失穩(wěn)時(shí)間存在一定的差異化。若以某一故障點(diǎn)來(lái)說(shuō),當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量越小時(shí),失穩(wěn)發(fā)生概率則相對(duì)較高,反之當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量變大時(shí),其出現(xiàn)失穩(wěn)概率則會(huì)降低。對(duì)于電壓母線(xiàn)而言,若相同規(guī)格的光伏系統(tǒng)接入其中時(shí),假設(shè)短路點(diǎn)與光伏電路接入點(diǎn)處在同一母線(xiàn)上時(shí)則易出現(xiàn)失穩(wěn)情況;若短路點(diǎn)與光伏發(fā)電系統(tǒng)接入點(diǎn)處于不同母線(xiàn)時(shí),此時(shí)失穩(wěn)概率將大大降低。由此可以看出當(dāng)短路點(diǎn)與光伏發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到一定距離時(shí),可讓系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到有效提升。

2 降低光伏發(fā)電接入對(duì)繼電保護(hù)影響的有效對(duì)策

通過(guò)上述分析可知,當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)未出現(xiàn)失穩(wěn)之前正向短路電流會(huì)注入短路點(diǎn)且當(dāng)注入電流超過(guò)未并入前原速斷保護(hù)整定值的0.1,此時(shí)光伏發(fā)電系統(tǒng)并入則會(huì)對(duì)原電流速斷保護(hù)產(chǎn)生影響,基于上述情況若可采取正確的動(dòng)作對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行速斷則可以讓并入系統(tǒng)保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)原速斷保護(hù)定值整定讓保護(hù)動(dòng)作的門(mén)檻值得到大幅度提升。在某些情況下會(huì)由于光伏發(fā)電系統(tǒng)存在檢修等特殊情況,此時(shí)則會(huì)退出運(yùn)行狀態(tài),在這種情況下沿用新設(shè)定值則會(huì)讓電流速斷保護(hù)的靈敏性降低,甚至可能會(huì)造成速斷保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng),會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行造成極大的影響。所以需要對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入進(jìn)行全面性分析,若光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)解列,則可以使用電流速斷保護(hù)原定值,然而當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)時(shí)則采取新設(shè)定值。

光伏發(fā)電系統(tǒng)接入也會(huì)對(duì)距離保護(hù)產(chǎn)生一定程度的影響,當(dāng)然這種影響也是在光伏發(fā)電系統(tǒng)未出現(xiàn)失穩(wěn)之前正向短路電流會(huì)注入短路點(diǎn)且當(dāng)注入電流超過(guò)未并入前原速斷保護(hù)整定值的0.1的情況下才會(huì)出現(xiàn),此時(shí)并網(wǎng)則會(huì)對(duì)遠(yuǎn)距離斷保護(hù)靈敏性帶來(lái)阻礙。若要使得光伏發(fā)電系統(tǒng)可執(zhí)行正確動(dòng)作依然需要對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行重新設(shè)定,讓光伏發(fā)電系統(tǒng)可滿(mǎn)足距離保護(hù)的靈敏度需求。

另外光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)進(jìn)線(xiàn)重合閘也會(huì)產(chǎn)生一定程度影響,為降低影響一般是將光伏發(fā)電系統(tǒng)先從電網(wǎng)中解列,此時(shí)它就無(wú)法供應(yīng)短路電流給故障點(diǎn)。讓配電網(wǎng)保持單個(gè)系統(tǒng)電源,那么在重合閘的過(guò)程中無(wú)論何種加速方式時(shí)就可有效避免非同期合閘問(wèn)題。當(dāng)然上述方法也存在著一定的缺陷性,假設(shè)設(shè)備出現(xiàn)永久性故障就會(huì)導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法對(duì)下游負(fù)荷進(jìn)行正常供電,因此可對(duì)系統(tǒng)電源進(jìn)線(xiàn)段的保護(hù)器添加功率方向繼電器來(lái)完善上訴缺陷。

3 結(jié)語(yǔ)

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)使其受到了愈來(lái)愈普遍的應(yīng)用,但在并入電網(wǎng)的過(guò)程中必然會(huì)對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生一定的影響,因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入進(jìn)行綜合性分析,對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行整合性設(shè)定,以此讓系統(tǒng)可在穩(wěn)定狀態(tài)下工作。

[1] 馬靜,王希,米超.含分布式電源的配電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)新方法[J].電網(wǎng)技術(shù),2011(10).

[2] 胡漢梅,鄭紅,趙軍磊.基于配電網(wǎng)自動(dòng)化的多Agent技術(shù)在含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)中的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011(11).

[3] 戰(zhàn)杰,董存.MW級(jí)光伏電站建模及其并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的影響分析[J].山東電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2011(01).